Programa 16 de octubre: María Paz Peña Lagos

Nombre: María Paz Peña Lagos

Programa: Doctorado en Ciencias mención Ecología y Evolución, Instituto de Ciencias Ambientales y Evolutivas (ICAEV), Facultad de Ciencias.

Profesora patrocinante: 
Dra. Susana Paula.

Titulo tesis: 
Variabilidad intra-específica de los síndromes funcionales asociados a la disponibilidad hídrica en bosques de altura: análisis espacial y temporal en la especie altoandina Nothofagus pumilio (Poepping et Endlicher) Krasser.

Contacto: mppena@gmail.com

Escucha la entrevista: Podcast

Resumen:

Mi investigación doctoral tiene por finalidad contribuir al entendimiento de la vulnerabilidad de las especies arbóreas a condiciones de variabilidad hídrica. Esta información es clave para inferir potenciales respuestas a futuros cambios climáticos y comprender los actuales patrones de distribución de las especies.

En particular deseo entender como una misma especie arbórea se aclimata a diferentes condiciones de disponibilidad hídrica, de ahí el término de “variabilidad intra-específica”. Determinar esta respuesta al ambiente es un primer paso para comprender como estas especies enfrentan condiciones de estrés hídrico. Para abordar esta inquietud decidí trabajar en bosques de montaña, ya que poco se conoce sobre la respuesta que tienen los árboles de estos ecosistemas a variabilidad hídrica. En este sentido, los principales estudios a nivel ecológico y fisiológico en bosques de altura se han focalizado en el efecto de las bajas temperaturas sobre el crecimiento y funcionamiento de las especies arbóreas. Y esto, porque a mayores elevaciones las temperaturas son bastantes bajas y son pocas las especies arbóreas que pueden tolerarlas. Además, las regiones montañosas resultan un foco de estudio interesante ya que son reconocidas como ecosistemas únicos que proveen diferentes servicios socio-ecológicos, los cuales serían susceptibles a los escenarios de cambio global (ver: http://mri.scnatweb.ch/en/). Por ejemplo, los bosques proveen recursos madereros y no madereros, protegen de la erosión, y mantienen las cuencas que proveen de agua a la población aguas abajo.

Una especie arbórea característica de bosques de montaña es la Lenga (nombre científico: Nothofagus pumilio), la cual forma los bosques a mayor elevación en los Andes sur-austral de Chile y Argentina, entre los 35°S (Región del Maule) y los 55°S (isla Navarino, al sur de Tierra del Fuego). A pesar de que el crecimiento de la Lenga está supeditado a un rango limitado de “bajas” temperaturas, esta amplia distribución latitudinal también da cuenta de una interesante capacidad para habitar sitios que contrastan en sus condiciones de humedad. Por lo tanto, la hace un modelo de estudio ideal para evaluar la aclimatación de especies de altura a variabilidad hídrica.

Con el fin de estudiar el funcionamiento fisiológico de la Lenga en condiciones naturales, para mi investigación seleccioné dos sitios de estudio: uno con un clima de influencia mediterránea (paso internacional Pichachén, Región del Bio-Bio) y otro de clima más húmedo en el volcán Choshuenco (Región de los Rios). En terreno, realicé diferentes mediciones de rasgos funcionales a nivel de hoja y tallo, los cuales permiten describir el estatus hídrico y la capacidad para usar y conservar el agua (desempeño hidráulico) de las plantas. Evalué la relación entre estos rasgos (síndromes funcionales) y cómo estas relaciones varían entre las dos poblaciones (he aquí el análisis espacial), para así determinar como esta especie se aclimata a diferentes condiciones de disponibilidad hídrica, y si las condiciones actuales están siendo o no muy estresantes para ella. 

Por otro lado, evalué cómo el bosque ha ido respondiendo a los cambios hídricos del último siglo (aquí la “escala temporal” del estudio). Este es un trabajo de laboratorio donde se analizó la composición isotópica de carbono en los anillos de crecimiento de la Lenga para evaluar si el uso eficiente de agua en la Lenga a cambiado en los últimos años. El uso eficiente de agua se entiende como la relación entre la fijación de carbono versus el agua perdida por transpiración en la hoja. Lo realizamos en 9 árboles del sitio de Choshuenco, tomando en cada árbol 150 anillos (cada anillo es un año calendario!). Analizamos como este uso eficiente de agua de la Lenga ha cambiado previo y posterior a 1977, considerado un año de quiebre en las tendencias de las temperaturas globales, las cuales han ascendido abruptamente después de esta fecha, acompañada de una disminución de las precipitaciones.

Los resultados muestran que la Lenga responde activamente a condiciones de menor disponibilidad hídrica. Esto es, que en la población norte sus rasgos se coordinan para perder menos agua y también tolerar un mayor déficit hídrico. Además en el último siglo, su uso del agua se ha vuelto más eficiente, lo que quiere decir que la fijación de CO2 para sus funciones vitales y crecimiento, se esta realizando con una perdida de agua por transpiración cada vez menor. También vemos que bajo las condiciones climáticas actuales en la región de estudio, con menores precipitaciones anuales y mayor temperatura, los bosques de Lenga aún no se encontrarían en una condición de vulnerabilidad importante. Sin embargo, este “margen positivo” es relativo, pues es dependiente de la persistencia de la tendencia actual de mayor sequía, o más importante aún de la frecuencia con que ocurran de los eventos extremos de sequía. Finalmente, estos resultados ponen de manifiesto la importancia de la disponibilidad hídrica como factor ambiental determinante sobre el desempeño de especies arbóreas altoandinas, complementándose a los conocimientos existentes con respecto a las limitaciones impuestas por las bajas temperaturas.

Extra:

La aproximación basada en rasgos funcionales ha resultado ser una herramienta útil y ampliamente utilizada en ecología vegetal para dar cuenta de la complejidad y la diversidad de las plantas alrededor del mundo, y contribuye a definir los actuales patrones de abundancia y distribución de especies. Los rasgos funcionales en plantas son características morfológicas, anatómicas, fisiológicas, bioquímicas o fenológicas medidas a nivel de individuo con impacto directo sobre el desempeño (crecimiento, reproducción, sobrevivencia). Analizando las relaciones entre rasgos (síndromes funcionales) podemos comprender la capacidad de plantas para adquirir, usar y conservar los recursos, y como estas capacidades modulan las respuestas de las plantas a su medio ambiente (estrategia funcional). En este sentido, el análisis de la variación de rasgos a lo largo de gradientes ambientales representa un experimento natural para comprender la variación de síndromes y estrategias funcionales ante variabilidad climática. En particular, estudios a lo largo de gradientes de la disponibilidad hídrica destacan la relevancia de este factor sobre la distribución ecológica de las especies vegetales, debido a la importancia del agua en todos los procesos fisiológicos. Una efectiva aproximación para comprender las respuestas de las plantas terrestres a condiciones hídricas altamente variables ha sido el estudio de la arquitectura hidráulica, evaluando los rasgos y síndromes funcionales que permiten a las plantas mantener el estatus hídrico y enfrentar situaciones de estrés hídrico.

---